Синхронизаторы коробки передач

Что такое синхронизаторы

Вопрос от читателя:

«Здравствуйте, я начинающий водитель и мне очень важен ваш ответ. Недавно купил подержанную ВАЗ 2110. Через какое-то время передачи у нее начали плохо включаться (или вообще не включаться), был слышен хруст при переключении. Поехал на СТО там коробку разобрали и сказали — что нужно менять синхронизаторы! Без этого никак! Да еще, мастер посоветовал (если уж разобрали коробку передач), менять сразу и подшипники и даже один ведущий вал, но это может подождать. В общем вопрос такой – что такое эти синхронизаторы, и нужно ли менять все эти элементы которые он назвал, или можно ездить еще на них? Сколько они могут еще проходить? Спасибо вам Сергей, жду от вас совета, Максим»

Максим мне понятен ваш, вопрос, вообще коробка передач на наших ВАЗ один из надежных агрегатов всего автомобиля. Давайте все по полочкам …

ОГЛАВЛЕНИЕ СТАТЬИ

  • Устройство
  • Принцип работы
  • Неисправности и методы их устранения
  • Если у вас появились какие-то поломки, значит скорее всего пробег уже очень большой, либо уход за этой МКПП был не правильный, например не поменяли вовремя масло, или оно ушло. В общем если есть такое – что передачи не переключаются, значит тут работники СТО — правы, однако начнем с определения.

    Синхронизаторы (применительно к трансмиссии) – это устройство, которое синхронизирует частоты вращения вала и шестерен. Таким образом, переключение становится быстрым и плавным, без лишних шумов и «хруста», также эти устройства снижают поломки, вызванные не правильными переключениями и износ деталей.

    Если выразиться простым языком, становится понятно – что синхронизатор просто как бы выравнивает шестерню и вал в нужный момент, таким образом они заходят в зацепление и дальше уже продолжается нужное вращение. Раньше были трансмиссии и без них, однако включение передачи было делом не простым, сопровождалось хрустом, и не всегда можно было включить с первого раза. Нужно отметить что устанавливаются такие устройства не только на передние передачи, но и на заднюю тоже.

    В современном мире, синхронизируемыми являются практически все механические трансмиссии, а также некоторые «роботы», ведь у них «ядро» практически одно и тоже с МКПП.

    Устройство

    Оно действительно не простое, но я постараюсь объяснить все предельно просто. Синхронизаторы устанавливаются на основные шестерни, именно они позволяют плавно включать передачи. Делаются они, как правило из нержавеющих металлов, таких как – латунь и его сплавы. К выбору материала нужно подходить внимательно, нужно брать с собой знающего человека. Посмотрите вот это видео.

    Этот элемент состоит из нескольких частей.

    1) Основное блокирующее кольцо

    2) Корпус ступицы

    3) Шестерня так называемого «сухаря»

    4) Кольцевая пружина

    5) Конус фрикционный шестерни

    6) Основная шестерня передачи

    7) Еще одно кольцо блокировки

    8) Муфта самого синхронизатора

    9) Еще один «сухарь»

    10) Шестерня, еще одной передачи

    Нужно отметить, что в коробке передач один синхронизатор обслуживает сразу две передачи, то есть работает на две шестерни, что и видно из схемы.

    Основной рабочий элемент, это бесспорно ступица, как видно она имеет внутреннее и наружное зацепление, с помощью нижних «зубьев» она может соединяться с вторичным валом и перемещается вдоль него в разные стороны. А вот наружные «зубья» ступицы соединяют ее с муфтой включения.

    По окружности у ступицы, под углами в 120 градусов, расположены три основных пара, в которые помещены подпружиненные сухари. Именно они нажимают на блокирующие кольца при включении передачи и способствуют короткой блокировке муфты нужной именно для синхронизации включения.

    Муфта включения (именно она переводит шестерни), обеспечивает жесткое соединение валов и шестерен передач. Она «сидит» на ступице и соединяется с ней при помощи внутренних шлицов. На корпусе муфты есть проточка, именно через эту проточку и происходит ее перевод в нужную сторону, как вы наверное уже догадались — делается это при помощи рычага КПП, которой соединен со специальной вилкой, которая в свою очередь и ходит в этой «проточке».

    Блокирующие кольца выполняют функцию синхронизации, именно ни препятствуют полной остановке муфты, а только производят выравнивание скоростей вала и шестерни. Корпус таких колец, имеет коническую поверхность, которая взаимодействует с конусом шестерни. Внешняя часть имеет шлицы, с их помощью производится блокировка муфты. На торце, кольца, выполнено три паза, в которые заходят «сухари». При помощи такой конструкции кольцо не прокручивает и не проскальзывает при соприкосновении с фрикционным конусом.

    Для увеличения надежности, а также для более плавного переключения, применяются многоконусные синхронизаторы, например двух или трехконусные.

    Варианты с тремя конусами являются наиболее сложными, но и более прочными, они применяются в основном в автоматических коробках – роботах, а также стоят в конструкции у некоторых иномарок.

    Неисправности и методы их устранения

    Основные неисправности МКПП, происходят из-за высокого износа или неправильной эксплуатации. Как правило, валы и шестерни являются достаточно прочными изделиями, поэтому их сломать крайне сложно, и они практически не страдают. Однако слабое звено именно синхронизаторы, потому как они имеют наибольшее количество мелких, легко «стираемых» элементов. Если масло в трансмиссии плохое, оно не может гарантированно смазывать все детали, поэтому появляется повышенный износ. Таким образом, первыми страдают кольца синхронизаторов. Проявляется это:

    — Повышенным хрустом при переключении

    — Сложно переключаются передачи, или вообще не включаются

    — Самопроизвольное выключение передачи, например — при сбросе скорости, тут уже может быть повреждена сама муфта

    В любом из этих случаев, накрылся синхронизатор, либо его кольца (что чаще всего бывает), либо нужно полностью проверять муфту на износ.

    Ремонт сложный и требует достаточно высокой квалификации мастера, я бы не дозволил делать мою МКПП абы кому, потому как неправильные действия влеку за собой повторный ремонт, а это снятие коробки и т.д.

    В вашем случае, мастер обрисовывает замену других трущихся элементов, например подшипников. Это справедливо, ведь у вас вышли из строя синхронизаторы, а это говорит о высоком износе всего механизма. Так что мой вам совет – если планируете ездить на этой машине долго, то меняйте все, как говорит вам мастер!

    А на том у меня все, читайте наш АВТОБЛОГ.

    Синхронизированные и несинхронизированные МКПП

    Существуют синхронизированные и несинхронизированные механические коробки передач.

    • В несинхронизированной МКПП включение передач осуществляется полностью водителем вручную. Так как при переключении передачи скорость шестерён различна, муфта переключения не может просто перейти с одной из них на другую.

    Поэтому водителю приходится ждать момента, когда окружные скорости шестерён сравняются. Для этого служит способ, называемый «двойным выжимом»: для переключения между низшей и высшей передачей сначала нажимают педаль сцепления, выключают передачу (коробка в «нейтрали»), отпускают сцепление, затем снова нажимают на его педаль и включают нужную передачу. При переключении с высшей передачи на низшую применяют «двойной выжим с перегазовкой» — тот же процесс, но когда коробка находится в нейтрали производят «перегазовку» — нажимают на педаль акселератора. Все эти меры нужны для грубого выравнивания окружных скоростей шестерён и облегчения переключения передач. На некоторых спортивных автомобилях и мотоциклах с несинхронизированными МКПП передачи обычно переключают без выжима сцепления, что требует от водителя большого опыта (необходимо на уровне автоматизма достаточно точно «подгадывать» необходимые в момент переключения обороты двигателя).

    На легковых автомобилях полностью несинхронизированные МКПП применялись до 1940-х годов (ГАЗ-А, ГАЗ-М-1, ранние серии ГАЗ-М-20).

    Однако, например, на тяжёлых грузовиках и тракторах, КПП которых имеют большое количество передач (до 18), установка синхронизаторов технически невозможна. Кроме того, несинхронизированные МКПП иногда используют на современных спортивных автомобилях и мотоциклах по двум причинам: во-первых, опытный водитель переключает не синхронизированные передачи быстрее (с меньшей задержкой), а во-вторых (что более важно), такие коробки более живучи при характерных для спорта высоких нагрузках.

    • В синхронизированной МКПП, включение всех передач (или некоторых) в определённом смысле частично автоматизировано. Специальные устройства — синхронизаторы — не дают включающей муфте перейти с одной шестерни на другую, пока их скорость не выравняется (что также выполняется синхронизатором).

    У большинства современных легковых автомобилей синхронизированы все имеющиеся передачи, иногда — все передачи переднего хода.

    В прошлом синхронизированными были лишь высшие передачи. Например, в коробке передач «Волги» ГАЗ-21 синхронизированы только П и Ш передачи, а I и заднего хода — нет. В этом случае для бесшумного включения несинхронизированных передач (включая заднюю) применяется специальный приём — выжав сцепление, сначала рычаг переключения переда переводят в положение, соответствующее одной из синхронизированных передач, а затем, не отпуская педали сцепления, включают нужную несинхронизированную передачу. При этом просходит выранивание скоростей валов коробки передач, что даёт эффект, аналогичный наличию на этой передаче синхронизаторов. Применение этого приёма позволяет не только избежать неприятного скрежета при включении несинхронизированной передачи, но и значительно увеличить ресурс её шестерней.

    У большинства отечественных автомобилей передача заднего хода не имеет синхронизатора.


    Велосипедная планетарная коробка передач Rohloff Speedhub 500/14

    Некоторые автомобили использовали планетарные механические коробки передач, например, Ford Т. Шестерни в планетарном механизме совершают помимо вращательного ещё и поступательное движение.

    Особенность этих коробок в том, что все шестерни в них находятся в постоянном зацеплении, а изменение передаточного числа происходит за счёт торможения и блокирования отдельных вращающихся элементов.

    Так как при переключении передач в планетарной коробке не происходит зацепления между двумя зубчатыми венцами, нет необходимости и в разобщении двигателя и трансмиссии для переключения передач. Кроме того, такая трансмиссия получается гораздо компактнее обычной.

    Однако управление автомобилем с такой коробкой передач очень специфично, а сама она весьма дорога в производстве. Поэтому механические планетарные КПП получили малое распространение на автомобилях (зато нередко применяются на велосипедах, а также танках и иных гусеничных машинах).

    Кроме того, практически все гидромеханические автоматические трансмиссии используют планетарную механическую часть, которая достаточно легко поддается автоматизации и может работать в паре с

    гидротрансформатором без сцепления.

    Устройство синхронизатора

    Конструкция синхронизатора:
    1 — шестерня II передачи;
    2 — блокирующие кольца;
    3 — скользящая муфта включения II и III передач;
    4 — ступица;
    5 — стопорное кольцо;
    6 — пружина;
    7 — сухарь;
    8 — шарик;
    9 — шестерня III передачи
    Синхронизатор состоит из ступицы, которая установлена через шлицевое соединение на вторичный вал КП и может перемещаться по валу продольно вместе с муфтой переключения передач. Ступица соединена с муфтой также через шлицы — внешние для ступицы, внутренние для муфты переключения. На наружной поверхности ступицы под углом 120 градусов прорезаны три паза, в которых располагаются сухари синхронизатора. Выступы сухарей совпадают с кольцевой проточкой внутренней шлицевой поверхности муфты. Сухари прижимаются к внутренней поверхности муфты кольцевыми пружинами.
    Шестерни вторичного вала КП имеют боковые конические поверхности, на которые насажены свободно вращающиеся бронзовые блокирующие кольца, находящиеся в зацеплении с кончиками сухарей. Пазы блокирующих колец, в которые входят концы сухарей, на 50 процентов больше ширины сухарей. На внешней стороне блокирующих колец находятся зубья, которые входят в зацепление с зубьями ступицы и зубьями шестерни переключаемой передачи вторичного вала.

    Работа синхронизатора

    При включении передачи вилка перемещает муфту по вторичному валу в сторону шестерни включаемой передачи. Конус блокирующего кольца синхронизатора соприкасается с конусной поверхностью шестерни. Частота вращения шестерни, которая свободно вращается на вторичном валу КП, и конусной поверхности блокирующего кольца, которое вращается с частотой вращения вторичного вала КП, не совпадают. За счет сил трения в зоне соприкосновения двух конусных поверхностей блокирующее кольцо проворачивается на величину зазора между сухарем и пазом (который больше размеров сухаря наполовину). Зубчатый венец муфты переключения устанавливается напротив зубьев поверхности кольца, между ними происходит механический контакт, за счет сил трения скорости вращения выравниваются. В этот момент блокирующее кольцо проворачивается против направления вращения, сухари занимают центральное положение относительно пазов и утапливаются в них. Зубья муфты входят в зацепление с зубьями блокирующего кольца и включаемой шестерни. Для облегчения процесса зацепления торцевые скосы зубьев зубчатых венцов выполнены скошенными. В конечной фазе включения передачи шестерня блокируется на вторичном валу передач, что и приводит к изменению частоты вращения вторичного вала и передаточного числа трансмиссии в целом.

    Практика управления автомобилем с синхронизированной МКП

    При управлении несинхронизированной КП (в частности, на антикварных отечественных автомобилях довоенного производства) водитель вынужден применять особые приемы переключения передач, чтобы не допустить пломки двигателя и быстрого износа шестерен коробки передач.
    Быстрое переключение передач с низшей на высшую на таких автомобилях невозможно из-за разницы частоты вращения шестерни вторичного вала и муфты включения. Чтобы выровнять скорости вращения водитель вынужден пользоваться приемом двойного выжима сцепления. Он заключается в том, что водитель выжимает сцепление, переводит рычаг КП в нейтральное положение, на короткое время отпускает сцепление, затем снова выжимает педаль и включает высшую передачу. В момент выбора «нейтрали» скорости вращения шестерен выравниваются. Переключение передач происходит без скрежета и больших ударных нагрузок на зубья шестерен.
    Для перехода с высшей на низшую передачу на автомобилях с несинхронизированной КП применяют прием двойного выжима сцепления «с перегазовкой». Выжав сцепление, водитель переводит рычаг переключения передач в нейтральное положение, нажимает педаль газа, затем снова выжимает сцепление и включает низшую передачу. За счет раскрутки шестерен промежуточного вала скорость вращения подключаемой шестерни и муфты включения выравнивается. Передача, опять же, включается без скрежета.
    Эти же приемы переключения передач до сих пор используются в строительных и специализированных машинах (грейдерах, тракторах, тихоходных тягачах) с многоступенчатыми МКП, в которых применение синхронизаторов невозможно.
    В синхронизированных коробках описанные приемы лишены смысла, поскольку зацепление шестерен с большой разницей скоростей вращения будет блокировано синхронизатором. Большой ударной нагрузки на зубья шестерен (зубчатых венцов) не произойдет, поскольку шестерни просто не войдут в зацепление до момента выравнивания частоты вращения. По сути, синхронизатор МКП выполняет функции полуавтомата переключения передач, устраняя саму возможность грубого зацепления шестерен коробки, которая способна вывести механизм КП из строя.
    На автомобилях с частично синхронизированными МКП (например, ГАЗ-21, водители для перехода со второй на первую передачу, которая не имела синхронизатора, переводили подрулевой рычаг переключения на короткое время в положение включения третьей передачи, а потом быстро — в положение первой передачи. Это позволяло частично синхронизировать вращение муфты переключения и шестерни первой передачи единственным синхронизатором КП этого автомобиля. Такой же прием использовался и для включения заднего хода.

    Синхронизаторы заднего хода

    В большинстве современных легковых автомобилей с трехвальными и двухвальными МКП передача заднего хода так же оснащается синхронизатором (но это не касается отечественных легковых автомобилей, в которых передача заднего хода синхронизатора не имеет). Это облегчает включение задней передачи, но не избавляет водителя от строгого выполнения правила — включать передачу заднего хода только после полной остановки автомобиля. Для предотвращения этой ошибки МКП оснащается блокираторами, которые делают невозможной включение заднего хода при движении автомобиля вперед, либо рычаг КП оснащается специальным пружинным механизмом, который предотвращает случайный выбор передачи заднего хода. Обычно для включения заднего хода рычаг переключения КП нужно нажать вниз, а затем перевести в нужное положение. Либо сектор включения задней передачи снабжен тугой пружиной, чтобы водитель чувствовал повышенное сопротивление. Либо для включения заднего хода нужно нажать манетку, расположенную на рычаге переключения (это решение можно встретить и сегодня, повсеместно оно применялось на послевоенных грузовых автомобилях отечественного производства).
    Синхронизатор МКП один из самых нагруженных узлов этого механизма. При выходе коробки передач из строя специалисты по ремонту прежде всего сталкиваются с фактом разрушения синхронизаторов (особенно шестерен низших передач) и уже потом — с неисправностями уплотнений первичного и вторичного валов, разрушением подшипников и выкрашиванием зубьев шестерен.

    Оставьте комментарий